专利名称：用于层转移的金属载体以及用于形成所述金属载体的方法
技术领域：
总体而言，本发明涉及用于制造半导体结构或器件的工程衬底的制造，在半导体结构或器件的制造过程中形成的中间结构，并且涉及使用工程衬底的半导体结构或器件。
背景技术：
包括一层或更多层半导体材料的衬底用于形成各种各样的半导体结构和器件，例如包括集成电路(IC)器件(例如，逻辑处理器和存储设备)以及分立器件，例如辐射发射器件(例如，发光二极管(LED)，共振腔发光二极管(RCLED)，垂直腔面发射激光器(VCSEL))以及辐射感测器件(例如，光学传感器)。这样的半导体器件通常以逐层的形式(即以平板印刷的形式)形成在半导体衬底的表面上和/或半导体衬底的表面中。在历史上，已经用于半导体器件制造产业的大多数这样的半导体衬底都已经包括了硅材料的薄盘或“晶片”。硅材料的这种晶片是通过以下方式制造的:首先形成较大的通常为圆柱形的单晶硅锭，随后垂直于其纵向轴线将单晶锭切片以形成多个硅晶片。这样的硅晶片可以具有大约三十厘米(30cm)或更大(大约十二英寸(12in)或更大)的直径。尽管硅晶片一般而言具有几百微米(例如，大约700微米)或更大的厚度，但是一般而言仅仅使用硅晶片的主要表面上的半导体材料的非常薄的层(例如，小于大约三百纳米(300nm))来形成硅晶片上的有源器件。然而，在一些器件应用中，硅晶片厚度的主要部分可以包括在由硅晶片形成的一个或更多器件结构的电路径中，这样的器件结构一般可以称为“垂直”器件结构。已经开发了所谓的“工程衬底”，其包括布置在介电材料层(例如，二氧化硅(SiO2)、氮化硅(Si3N4)或氧化铝(Al2O3))上的半导体材料的相对较薄层(例如厚度小于大约三百纳米(300nm)的层)。任选地，介电材料层可能是相对较薄的(例如，太薄以致于不能通过常规半导体器件制造设备进行处理)，半导体材料和介电材料层可以布置在相对较厚的宿主或基础衬底上以促进通过制造设备对整个工程衬底进行处理。其结果是，在本领域中基础衬底常常称为“处理”或“正在处理”衬底。基础衬底也可以包括除了硅之外的半导体材料。在本领域中，各种各样的工程衬底是已知的，可以包括多种半导体材料，例如硅
(Si)、锗(Ge)，II1-V型半导体材料以及I1-VI型半导体材料。例如，工程衬底可以包括在基础衬底的表面上形成的II1-V型半导体材料的外延层，例如氧化铝(Al2O3)(其可以称为“蓝宝石”)。外延层可以从施主结构通过转移工艺形成在基础衬底的表面上，施主结构例如为施主衬底或施主锭。当施主材料价值较高或供应很少时，从施主结构的转移可能是期望的。使用这样的工程衬底，可以形成材料的附加层并且可以在II1-V型半导体材料的外延层上对材料的附加层进行加工(例如，形成图案)，以在工程衬底上形成一个或更多器件。然而，在外延层和包括工程衬底的基础衬底之间的热膨胀系数不匹配(或差异)可能会影响材料的附加层的形成和加工。例如，如果外延层和基础衬底之间的热膨胀系数不匹配较大，那么在材料的附加层的形成过程中可能会对工程衬底造成负面影响。
能够利用工程衬底的优点的器件的例子是大功率器件和光子器件，例如发光二极管(LED)和激光二极管。图1示出了常规的LED。衬底110(其可以是工程衬底)包括布置在其上的η型层120。有源区域130 (其可以包括多层，例如量子阱、势垒层、电子阻挡层(EBL)等)布置在η型层120和ρ型层140之间。结果是，由η型层120、有源区域130和P型层140形成的LED。第一触点160提供了与η型层120的电连接，第二触点150提供了与P型层140的另一电连接。这些触点可以对于由LED发出的光的波长而言是不透明的，因此，这些触点可以减少可以从LED获得的光的总量。从而，仅仅只有第一触点160和第二触点150之间的区域可以产生大量的光。第二触点150相对于η型层120的物理布局可以导致在P型层140和η型层120之间流动的电流中的电流拥挤。此外，物理布局可能需要P型触点和η型触点都布置在LED结构的上表面上，其中这样的物理布局可能需要去除器件层的一部分以暴露出用于接触的区域。去除器件的一部分可能会增加器件制造的复杂性，可能会减小可用于产生光的区域，并且还可能降低器件产量。
因此，出于下文讨论的其它原因，需要一种衬底技术，其为来自于施主结构的供应材料提供合适的基础衬底。此外，需要提供这样一种提供支撑衬底的器件和方法，所述支撑衬底具有的热膨胀系数(CTE)与工程衬底的热膨胀系数紧密匹配。发明内容
一般而言，本发明的各个实施例涉及工程衬底以及生产工程衬底的方法，所述工程衬底提供了一种合适的基础衬底，其具有的CTE与工程衬底的CTE紧密匹配。
本发明内容部分用于介绍本发明的一些示例性实施例的简化形式的概念节选，其在以下具体描述中进一步进行描述。本发明内容部分并不意在确定所要求保护的主题的关键特征或本质特征，其也不意在用于限制所要求保护的主题的范围。
在一些实施例中，本发明包括制造半导体衬底的方法，所述方法包括以预定深度在施主结构中形成弱化地带(weakened zone),以限定连附表面(attachment surface)和所述弱化地带之间的转移层以及所述弱化地带和与所述连附表面相对的表面之间的剩余施主结构。金属层形成在所述连附表面上，并且为金属层提供匹配的热膨胀系数(CTE)，其与所述转移层的CTE紧密匹配，并且具有足够的刚度以提供对于所述转移层的结构支撑。所述转移层在所述弱化地带处与所述施主结构分离，从而形成包括所述转移层和所述金属层的复合衬底。
在附加实施例中，本发明包括制造半导体衬底的方法，所述方法包括以预定深度在施主结构中形成弱化地带，以限定连附表面和所述弱化地带之间的转移层以及所述弱化地带和与所述连附表面相对的表面之间的剩余施主结构。在转移层和布置于所述转移层之上的接触层之间形成欧姆接触。在难熔金属层和所述接触层之间形成低阻抗耦合，其中所述难熔金属层提供用于所述半导体衬底的结构支撑。所述方法还包括在所述弱化地带处使得所述转移层与所述施主结构分离，从而形成包括所述转移层、所述接触层和所述难熔金属层的复合衬底。
在其它实施例中，本发明包括一种半导体衬底，所述半导体衬底包括金属支撑衬底，所述金属支撑衬底配置为所述半导体衬底提供足够的刚度。所述半导体衬底还包括转移层，所述转移层包括与所述金属支撑衬底的连附表面接触的半导体材料，其中所述转移层与施主结构脱离，所述施主结构包括所述半导体材料并且在距离所述连附表面的预定深度处在所述施主结构中包括弱化地带，从而限定了所述连附表面和所述弱化地带之间的所述转移层。所述金属支撑衬底的匹配的CTE与所述转移层的CTE紧密匹配。根据以下具体描述，本发明的实施例的各种元素的其它方面、细节和备选组合将变得明朗。
参考以下在附图中示出的对于本发明示例性实施例的具体描述，可以更加充分地理解本发明，在附图中:图1是常规LED结构的简化横截面图；图2是施主结构的简化横截面图，所述施主结构具有弱化地带以产生转移层；图3A-3B是简化横截面图，示出了根据本发明的一个或更多实施例的具有难熔金属载体和转移层的复合衬底的发展；图4A-4C是简化横截面图，示出了根据本发明的一个或更多实施例的具有难熔金属载体、转移层和它们之间的接触层的复合衬底的发展；图5A-5C示出了一种根据本发明的一个或更多实施例的复合衬底，所述复合衬底具有形成在所述复合衬底上的n掺杂氮化镓(GaN)转移层和光子器件；图6A-6C示出了一种根据本发明的一个或更多实施例的复合衬底，所述复合衬底具有形成在所述复合衬底上的P掺杂氮化镓(GaN)转移层和光子器件；图7A-7C示出了一种根据本发明的一个或更多实施例的复合衬底，所述复合衬底具有形成在所述复合衬底上的碳化硅(SiC)转移层和大功率电子器件；以及图8A-8D示出了一种根据本发明的一个或更多实施例的复合衬底，所述复合衬底具有形成在所述复合衬底上的n掺杂氮化镓(GaN)转移层和光子器件，其倒装以形成n层上光子器件。
具体实施例方式本文中提出的附图并不表示任何特别材料、器件或方法的实际视图，而只是用于描述本发明的实施例的理想化表征。应该理解的是，在本文中使用诸如“第一”、“第二”等等的名称而参考某一元件并不对那些元件的数量或顺序构成限制，除非清楚地说明了这样的限制。相反，在本文中，这些名称可以用作区别两个或更多元件或者一个元件的多种实例的方便方法。从而，对于第一和第二元件的参考并不意味着这里仅仅可以使用两个元件或者第一元件必须以某种方式处于第二元件之前。而且，除非另外说明，一组元件可以包括一个或更多元件。本文中描述的元件可以包括相同元件的多种实例。这些元件可以一般地由数字形式的标记(例如110)示出，并且具体地由数字形式的标记再加上子母形式的标记(例如，110A)示出或者由数字形式的标记再加上“短横线”引领的数字形式的标记(例如，110-1)示出。为了便于进行描述，在大多数情况下，元件数字标记以引入元件或对元件的讨论最彻底的图的数字开始。从而例如，图1上的元件标识符将主要使用数字形式lxx，图4上的元件将主要使用数字形式4xx。以下描述提供了具体细节，例如材料类型和加工条件，目的是提供对于本发明的实施例及其实施方式的透彻描述。然而，本领域普通技术人员将会理解，本发明的实施例可以在不使用这些具体细节并且结合常规制造技术的情况下实施。此外，本文中提供的描述并不形成用于制造半导体器件或系统的完整工艺流程。在本文中，仅仅具体描述理解本发明的实施例所必须的那些工艺行为和结构。本文中描述的材料可以通过任何合适的技术形成(例如，沉积或生长)，所述技术包括但不限于:旋转涂布、毪式涂布、Bridgeman和Czochralski工艺、化学气相沉积(“CVD”)、等离子体增强化学气相沉积(“PECVD”)、原子层沉积(“ALD”)、等离子体增强ALD或物理气相沉积(“PVD”)。当本文中描述和说明的材料可以形成为多层时，材料并不限于层，并且可以以其他的三维构造形成。如在本文中使用的，诸如“水平”和“竖直”的术语限定了元件或结构相对于半导体结构(例如，晶片、模具、衬底等等)的主要平面或表面的相对位置，而不论半导体结构的定向如何，并且诸如“水平”和“竖直”的术语是相对于描述的结构的定向进行解释的正交维度。如在本文中使用的，术语“竖直”意味着并且包括基本上垂直于半导体结构的主要表面的维度，并且术语“水平”意味着基本上平行于半导体结构的主要表面的维度。如在本文中使用的，术语“半导体结构”结构意味着并且包括以半导体器件的形成过程中使用的任何结构。半导体结构例如包括模具和晶片(例如，载体衬底和器件衬底)，以及包括彼此之间三维集成的两个或更多模具和/或晶片的组件或复合结构。半导体结构还包括完全制成的半导体器件，以及在半导体器件的制造过程中形成的中间结构。半导体结构可以包括导电材料、半导电材料、非导电材料(例如，电绝缘体)以及它们的组合。如在本文中使用的，术语“加工的半导体结构”结构意味着并且包括包括一个或更多至少部分形成的器件结构的任何半导体结构。加工的半导体节结构是半导体结构的子集，所有的加工的半导体结构都是半导体结构。如在本文中使用的，术语“II1-V半导体”意味着并且包括至少主要由来自于元素周期表的族IIIA(例如，B、Al、Ga、In和Ti)的一种或更多元素以及来自于元素周期表的族VA (例如，N、P、As、Sb和Bi)的一种或更多元素构成的任何半导体材料。除非以不同方式说明，如在本文中使用的，当用于一种材料或结构时，术语“热膨胀系数”意味着室温下该材料或结构的平均线性热膨胀系数。如在本文中使用的，广义地说，术语“工程衬底”意味着并且包括这样的任何衬底:其包括两层或更多层材料，并且意在用作用于在其上制造一个或更多半导体器件的衬底。作为非限制性的例子，工程衬底包括绝缘体上半导体(semiconductor-on-1nsulator)型衬底。如在本文中使用的，术语“足够的刚度”意味着半导体结构的刚度，其提供的刚度足以使得在随后的加工或处理过程中半导体结构不会出现由于塑性或弹性变形产生的结构性损伤。作为非限制性的例子，这样的结构性损伤可以包括:错位、破裂、晶格损伤、翘曲、弯曲和层分离。本发明的各个实施例涉及工程衬底以及生产工程衬底的方法，所述工程衬底提供了一种合适的基础衬底，其具有的CTE与工程衬底的CTE紧密匹配。本发明的实施例可以广泛地应用于作为衬底的硅、锗、碳化硅和II1-V半导体材料。例如，本发明的实施例的方法和结构可以以二元、三元、四元和五元形式应用于III族氮化物、III族砷化物、III族磷化物和III族锑化物。
图2是施主结构210的简化横截面图，所述施主结构具有弱化地带220以产生转移层230。作为非限制性的例子，本文中描述的脱离工艺可以使用SMART-CUT 技术。例如在Bruel的美国专利N0.RE39,484> Aspar等的美国专利N0.6, 303, 468、Aspar等的美国专利N0.6，335，258,Moriceau 等的美国专利 N0.6，756，286,Aspar 等的美国专利 N0.6，809，044、Aspar等的美国专利N0.6, 946, 365、Dupont的美国专利N0.7, 531, 428、GhyseIen等的美国专利N0.6，858，107,Ghyselen等的美国专利N0.6，867，067中具体描述了这样的工艺，每个专利的公开内容通过这种引用方式全部合并在本文中。然而，应该理解的是，也可以使用包括利用预定弱化区域的适合用于制造复合材料晶片的其它工艺。
为了执行这种脱离工艺，可以在施主结构210中形成预定的弱化地带220。图2显示了 SMART-CUT 技术的使用，其中原子种类250(例如一个或更多氢离子、氦离子或其它惰性气体离子)以一定剂量和能量穿过连附表面240而植入，从而在施主结构130中产生弱化地带220。弱化地带220基本上平行于主连附表面240，并且基于原子种类植入工艺的参数而处于预定深度。
从而，在连附表面240和弱化地带220之间形成转移层230。此外，在弱化地带220和与连附表面240相对的表面之间形成剩余施主结构。
施主结构210包括半导体材料，并且在一些实施例中，施主结构210可以包括硅、锗、III族氮化物(例如，GaN, InGaN、AlGaN)以及SiC。半导体材料可以是未掺杂的，或者对于一些应用可以是掺杂η+或P+的。半导体可以是如图2中所示的独立式晶片，或者是模版结构，例如蓝宝石基础上的GaN。施主结构210还可以包括半导体材料的锭(或晶锭(boule))的至少一部分，并且在一些实施例中，锭(或晶锭)的至少一部分可以包括硅、锗、III族氮化物(例如，GaN、InGaN、AlGaN)以及SiC。锭(或晶锭)可以包括例如在Ghyselen等的美国专利N0.6，858，107和Ghyselen等的美国专利N0.6，867，067中描述的结构，每个上述专利的公开内容通过这种引用方式全部合并在本文中。
如果施主结构210是III族氮化物材料，在确定最终复合衬底的极性时，应该考虑植入的表面的极性。作为非限制性的例子，可以使用GaN施主结构来发展用于随后加工的镓极面或氮极面。作为非限制性的例子，可以使用InGaN施主结构来发展用于随后加工的金属极面或氮极面。
对于至载体晶片的常规层转移，典型地借助于某种热处理使用粘合(bonding)工艺接着使用植入晶片的分离。粘合工艺需要表面的高质量来进行粘合，以避免大面积缺陷(非转移面积)同时两个晶片的热膨胀系数(CTE)不应该相差太大以避免由于分离工艺而产生晶片破裂。对于一些应用，期望将半导体材料导电粘合至导电衬底，以构建竖直器件结构，即具有处于半导体层的表面附近的有源区域以及处于半导体与衬底或载体晶片的界面附近的接触区域的器件。
然而，这样的方法难以实现，因为现在大多数粘合工艺涉及粘合面上的二氧化硅(SiO2)层，以确保高质量粘合。然而，SiO2是绝缘体并且会造成难以导电(如果不是不能导电的话)，并且额外地阻碍器件到衬底的有效散热。
其结果是，本发明的实施例提供了用于提供支撑结构的结构和方法，所述支撑结构可以提供散热并且具有与转移层230的CTE紧密匹配的CTE。在一些实施例中，在转移层230和金属载体层之间可以形成电接触，例如欧姆或肖特基接触。如果肖特基势垒高度为零或者为负，那么在金属-半导体结处形成欧姆接触(即，具有独立于电压的电阻的接触)。换言之，欧姆接触具有的电流电压特性基本上是线性并且对称的。在这样的情况下，载流子自由流入或流出半导体，从而导致穿过欧姆接触的电阻最小。
图3A-3B是简化横截面图，示出了根据本发明的一个或更多实施例的具有难熔金属层280和转移层230的复合衬底的发展。难熔金属层310可以形成为具有一定厚度，所述厚度足以形成具有足够刚度的金属支撑衬底，从而为转移层230提供结构支撑。
使用适合于在难熔金属层310和转移层230之间提供电接触(例如，欧姆接触)的工艺，将难熔金属层310形成在连附表面240上。在沉积难熔金属层310之前，半导体的表面可能需要进行处理以去除任何表面氧化物或可能会影响难熔金属层310的质量的其它表面层，例如，在沉积难熔金属层310之前，为了形成电接触(例如，欧姆接触)，可能需要去除薄的氧化镓层。
施主结构210和金属支撑衬底310的整个结构可以放置在炉(未显示)中并且进行加热，从而使得弱化地带220可以进一步弱化。随着弱化，转移层230伴随着金属支撑衬底310可能会在弱化地带220与施主结构分离。不提供热能，在弱化和脱离行动的过程中可以使用其它形式的附加能量，例如，机械能、化学能、或者热能、机械能和化学能的组合。
在分离之后这样形成的结构是剩余施主结构(未显示)，其能够提供进一步的薄转移层以及包括金属支撑衬底310和转移层230的复合衬底450。作为非限制性的例子，转移层230可以具有小于1000纳米的厚度，并且更可能具有大约500纳米的厚度。
如图3B中所示，复合衬底450可以倒装(flip)以在转移层230的暴露表面上进行附加加工。在执行任何进一步加工步骤之前，复合衬底450可以接受表面处理，例如，比如，抛光、清洁或其组合。作为非限制性的例子，附加加工可以包括在复合结构上添加器件结构。器件结构可以包括掺杂半导体材料、未掺杂半导体材料的多层，以及本领域已知用于生产电子元件、光子元件及其组合的有源区域。
图4A-4C是简化横截面图，示出了根据本发明的一个或更多实施例的具有难熔金属层310、转移层230和它们之间的接触层410的复合衬底450的发展。
在图4A-4C的实施例中，金属的接触层410沉积在连附表面240上。该接触层410配置为在转移层230和接触层410之间提供高质量的欧姆接触(例如，低电阻)。作为非限制性的例子，如果施主材料是η+掺杂GaN，那么在使用金可能不利于器件性能的时候接触金属层可以是例如Ti/Al/Ni/Au堆叠或Ti/Al堆叠。作为另一个非限制性的例子，如果施主材料是P+掺杂GaN，那么接触金属层可以是例如Ni/Au堆叠或Ni (在最接近半导体的列表中的第一金属)。在沉积接触层410之前，半导体的表面可能需要进行处理以去除任何表面氧化物或可能会影响接触层410的质量的其它表面层，例如，在沉积接触层410之前，可能需要去除薄的氧化镓层。接触层410可以通过溅射涂布、热蒸发、电子束蒸发等等进行沉积。在一些实施例中，接触层410也可以用作厚金属支撑的随后沉积的种子金属，这样的种子可以改进与转移层230的粘附并且改进与转移层230之间的导电性质。
接触层410可以与几个单层一样薄。在一些实施例中，接触层410可以具有大约I纳米至大约50纳米的厚度。
如图4B中所示，使用适合于提供难熔金属层310和接触层410之间的低阻抗耦合的工艺，将难熔金属层310形成在接触层410上。在图4A-4C的实施例中，接触层410和难熔金属层310的结合在本文中可以称为金属支撑衬底310A。施主结构210和金属支撑衬底310A的整个结构可以放置在炉(未显示)中并且进行加热，从而使得弱化地带220可以进一步弱化。随着弱化，转移层230伴随着金属支撑衬底310A可能会在弱化地带220与施主结构分离。不提供热能，在弱化和脱离步骤的过程中可以使用其它形式的附加能量，例如，机械能、化学能、或者热能、机械能和化学能的组合。在分离之后这样形成的结构是剩余施主结构(未显示)，其能够提供进一步的薄转移层以及包括难熔金属层310、接触层410和转移层230的复合衬底450。作为非限制性的例子，转移层230可以具有小于1000纳米的厚度，并且更可能具有大约500纳米的厚度。如图4C中所示，复合衬底450可以倒装以在转移层230的暴露表面上进行附加加工。在执行任何进一步加工步骤之前，复合衬底450可以接受表面处理，例如，比如，抛光、清洁或其组合。作为非限制性的例子，附加加工可以包括在复合结构上添加器件结构。器件结构可以包括掺杂半导体材料、未掺杂半导体材料的多层，以及本领域已知用于生产电子元件、光子元件及其组合的有源区域。可以重新使用剩余施主结构，从而通过重复如图2和图3A、图3B中或者图2和图4A、4C中所示的方法而形成附·加的复合结构。在执行任何进一步加工步骤之前，剩余施主结构可能需要接受表面处理，例如，比如，抛光、清洁或其组合，以恢复初始表面质量。在图3A-3B和图4A-4C的两个实施例中，难熔金属层310应该能够在足以进行随后加工的高温下保持化学和物理稳定，例如，比如，为了附加层的分离和生长/沉积/加工而进行加热。作为非限制性的例子，为了附加GaN层的随后加工，难熔金属层310应该能够承受大约900°C至大约1100°C范围内的温度。此外，为了随后的加工，难熔金属层310应该能够承受附加生长/沉积/加工装备内部的化学环境。难熔金属层310可以足够厚以提供足以为转移层230提供结构支撑的刚度。作为非限制性的例子，难熔金属层310可以具有大约10微米至大约150微米之间的厚度，并且更可能地具有大约10微米至大约20微米之间的厚度。作为非限制性的例子，难熔金属层310可以通过溅射涂布、等离子喷射涂布或者镀方法(例如，无电镀和电镀)进行沉积。难熔金属层310可以具有与转移层230的CTE紧密匹配的匹配CTE，例如以防止随后生长工艺过程中的应变和破裂。表I列出了用于转移层230和难熔金属层310的一些非限制性材料的CTE值。表I
材料CTE(10_6/0 K)
GaN576
SiCTl
权利要求
1.一种制造半导体衬底的方法，包括: 以预定深度在施主结构中形成弱化地带，以限定连附表面和所述弱化地带之间的转移层以及所述弱化地带和与所述连附表面相对的表面之间的剩余施主结构； 在所述连附表面上形成金属层，其中所述金属层提供: 所述金属层的匹配的热膨胀系数，其与所述转移层的热膨胀系数紧密匹配；以及 足够的刚度，以提供对于所述转移层的结构支撑；以及 使得所述转移层在所述弱化地带处与所述施主结构分离，从而形成包括所述转移层和所述金属层的复合衬底。
2.根据权利要求1所述的制造半导体衬底的方法，其中在所述连附表面上形成金属层进一步包括形成所述金属层以提供所述金属层和所述转移层之间的欧姆接触。
3.根据权利要求1所述的制造半导体衬底的方法，其中在所述连附表面上形成金属层进一步包括形成所述金属层以提供所述金属层和所述转移层之间的肖特基接触。
4.根据权利要求1所述的制造半导体衬底的方法，其中在施主结构中形成弱化地带包括在半导体材料的锭或半导体材料的晶锭的至少一部分中形成所述弱化地带。
5.根据权利要求1所述的制造半导体衬底的方法，进一步包括通过以下方式形成所述金属层: 在所述连附表面上形成接触层，其中所述接触层提供与所述转移层的电接触；以及 形成与所述接触层导电连接并且处于所述接触层上的难熔金属层，其中所述难熔金属层与所述接触层比较是相对较厚的、提供了足够的刚度、并且提供了匹配的热膨胀系数。
6.根据权利要求1所述的制造半导体衬底的方法，其中匹配的热膨胀系数处于所述转移层的热膨胀系数的10%以内。
7.根据权利要求1所述的制造半导体衬底的方法，进一步包括从由硅、锗、SiC,GaN,AIN、InGaN和GaAs构成的组中选择施主结构。
8.根据权利要求1所述的制造半导体衬底的方法，进一步包括选择施主结构以包括SiC以及选择金属层以包括钨或钥。
9.根据权利要求1所述的制造半导体衬底的方法，进一步包括选择施主结构以包括GaN以及选择金属层以包括钥、锆、铪、铼或钽。
10.根据权利要求1所述的制造半导体衬底的方法，进一步包括在所述转移层内、在所述转移层上、或以在所述转 移层内和在所述转移层上的组合方式形成附加半导体结构。
11.一种半导体衬底，包括: 金属支撑衬底，所述金属支撑衬底配置为为所述半导体衬底提供足够的刚度；以及 转移层，所述转移层包括与所述金属支撑衬底的连附表面接触的半导体材料，其中所述转移层与施主结构脱离，所述施主结构包括所述半导体材料并且在距离所述连附表面的预定深度处在所述施主结构中包括弱化地带，从而限定了所述连附表面和所述弱化地带之间的所述转移层； 其中，所述金属支撑衬底的匹配的热膨胀系数与所述转移层的热膨胀系数紧密匹配。
12.根据权利要求11所述的半导体衬底，其中所述金属支撑衬底包括: 接触层，所述接触层与所述连附表面邻近，并且提供与所述转移层的导电接触；以及 与所述接触层导电连接并且与所述接触层邻近的难熔金属层，其中所述难熔金属层提供了足够的刚度从而为所述半导体衬底提供结构支撑，并且所述难熔金属层提供了匹配的热膨胀系数。
13.根据权利要求12所述的半导体衬底，其中所述导电接触包括欧姆接触。
14.根据权利要求12所述的半导体衬底，其中匹配的热膨胀系数处于所述转移层的热膨胀系数的20%以内。
15.根据权利要求12所述的半导体衬底，其中所述转移层包括SiC，并且所述难熔金属层包括钨、钥和锆的至少其中之一。
16.根据权利要求12所述的半导体衬底，其中所述转移层包括GaN，并且所述难熔金属层包括锆、铪、铼和钽的至少其中之一。
17.根据权利要求12所述的半导体衬底，进一步包括与所述难熔金属层导电连接并且与所述难熔金属层邻近的厚金属衬底。
18.根据权利要求11所述的半导体衬底，其中所述转移层包括n掺杂GaN并且进一步包括集成在所述转移层上的半导体器件层，以形成至少一个光子元件。
19.根据权利要求11所述的半导体衬底，其中所述转移层包括p掺杂GaN并且进一步包括集成在所述转移层上的半导体器件层，以形成至少一个光子元件。
20.根据权利要求11所述的半导体衬底，其中所述转移层包括SiC并且进一步包括集成在所述转移层上的半导体器件层，以形成至少一个大功率电子器件。
全文摘要
本发明涉及用于层转移的金属载体以及用于形成所述金属载体的方法。本发明的实施例涉及半导体结构以及形成所述半导体结构的方法。在一些实施例中，所述方法可以用于制造半导体衬底，通过以预定深度在施主结构中形成弱化地带，以限定连附表面和所述弱化地带之间的转移层以及所述弱化地带和与所述连附表面相对的表面之间的剩余施主结构。金属层形成在所述连附表面上，并且在所述金属层和所述转移层之间提供欧姆接触，为金属层提供匹配的热膨胀系数，其与所述转移层的热膨胀系数紧密匹配，并且提供足够的刚度以提供对于所述转移层的结构支撑。所述转移层在所述弱化地带处与所述施主结构分离，从而形成包括所述转移层和所述金属层的复合衬底。
文档编号H01L33/00GK103151432SQ20121002219
公开日2013年6月12日 申请日期2012年2月1日 优先权日2011年2月3日
发明者C·J·维尔霍文, C·阿雷纳 申请人:Soitec公司